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antriebstechnik 8/2017

Antriebstechnik 8/2017

Industriegetriebe: Nicht

Industriegetriebe: Nicht einfach mal auf die Seite kippen Warum Sumitomo Drive Technologies spezielle Lösungen für Vertikalachsen im Programm hat Im Vergleich zum Breitenmarkt an Elektro- und Getriebemotoren, die vor allem in der Fördertechnik mit vergleichsweise kleiner Leistung im Einsatz sind, zählt die Ressourceneffizienz bei großen Industriegetrieben aktuell noch nicht zu den wesentlichen Kaufargumenten. Dabei lohnt es sich, genauer auf die Anwendung zu schauen, um abseits der reinen Funktionalität Einsparpotenziale zu erschließen. Denn allein aus der konstruktiven Anpassung von Getrieben für vertikale Antriebsachsen lässt sich viel Nutzen ziehen. P ulper in der Papier- und Pappenindustrie sind ein ganz typisches Beispiel für vertikale Antriebsachsen, bei denen aufgrund von Größe und Produktionsvolumen Industriegetriebe zum Einsatz kommen. Vergleichbar mit einem großen Mixer dient der Pulper dazu, Altpapier oder Zellstoff in Wasser aufzulösen – und zwar so lange, bis sich am Ende eine feine, pumpbare Faserstoffsuspension gebildet hat. In anderen Branchen hängen an der Abtriebswelle des Industriegetriebes oft auch Mischeinheiten oder Belüfter. Gemeinsamkeiten bestehen darin, dass das für ein Verfahren notwendige Werkzeug in der Regel erhebliche Durchmesser Thorsten Sienk ist freier Fachredakteur in Bodenwerder erreicht und dabei frei drehend an einer langen Achse hängt. Das Industriegetriebe muss folglich hohe Torsions-, Axial- und Radialkräfte aufnehmen können. Anspruchsvolle Schmierung Diese Kräfte beeinflussen die Auslegung des Industriegetriebes, die vertikale Einbaulage die wesentlichen Aspekte der Schmierung, Kühlung und Entlüftung. „Es reicht häufig nicht aus, ein für horizontale Aufgaben gebautes Universalgetriebe mit einigen Anpassungen fit zu machen für den vertikalen Einsatz“, stellt Reinhard Huck, Leiter des Bereichs Business Development Industriegetriebe bei Sumitomo Drive Technologies, fest. Erfolgt die vermeintliche Ertüchtigung durch zusätzliche Konstruktionselemente, wird das Industriegetriebe immer komplexer und lässt sich schlechter warten. 56 antriebstechnik 8/2017

SPECIAL I HEAVY DUTY Dieser Nachteil findet seine Ursache u. a. darin, dass nach der Drehung des Universalgetriebes um 90° die sonst horizontale Teilefuge auf einmal vertikal verläuft. Dieser Effekt macht den Zugang zum Innenleben eines Getriebes oder auch das Ablassen des Schmieröls deutlich komplizierter. Sumitomo hat deshalb schon vor einiger Zeit spezielle Industriegetriebe für vertikale Aufgaben entwickelt. Ein im Gussgehäuse bereits vorgesehener vergrößerter Lagerabstand an der Getriebe-Abtriebswelle vermeidet dabei die Notwendigkeit von zusätzlichen Stabilisierungselementen. Damit ist der Weg frei, dass z. B. die Hersteller von Mischerlösungen die Lagerung der Getriebe-Abtriebswelle gleichzeitig für die Lagerung der Mischerwelle nutzen können. Diese Kombination vereinfacht die Gesamtkonstruktion und macht sie preiswerter, weil zusätzliche Lagerkomponenten entfallen können. „Bei der Auslegung der Industriegetriebe ist es wichtig, dass wir die herrschenden Anforderungen aus der jeweiligen Anwendung heraus bei der Anpassung unserer Stirnrad- und Kegelstirnradgetriebereihen berücksichtigen können“, sagt Reinhard Huck. Je besser das Getriebe zur Applikation passt, desto weniger konstruktive Zusatzelemente sind notwendig. Wellendichtringe schützen Dazu gehört auch, das Schmiersystem mit einer zuverlässigen mechanischen Pumpe zu realisieren. Der standardmäßige Einbau einer Steigrohr-Lösung verhindert dabei, dass Getriebeöl in Kontakt mit dem Wellendichtring der Abtriebswelle kommt – ein wichtiges Detail für den Leckage-freien Betrieb. Der Schutz der Welldichtringe vor dem Öl gehört zu den konstruktiven Details der vertikalen Industriegetriebe von Sumitomo, die über die Betriebszeit der Antriebe hinweg maßgeblichen Einfluss auf die Betriebssicherheit und die Lebensdauer haben. Ein verschleißfreies Dichtungssystem an der Getriebe-Antriebswelle verhindert Austauscharbeiten für Wellendichtungen, verringert damit Stillstandzeiten und steigert die Produktivität. Dazu muss man wissen, dass sich Industriegetriebe aufgrund ihrer Masse für Wartungs- oder Reparaturarbeiten nicht einfach so ausbauen, austauschen und in einer Werkstatt instand setzen lassen. Besondere Bedingungen für die Abdichtung von Getrieben bringen auch Nasskühltürme mit sich. Ähnlich wie bei den sogenannten Toastern in der Speiseöl- und Biodieselherstellung wird die Abtriebswelle des Kegelstirnradgetriebes nach oben ausgeführt und trägt den großen Lüfter, der zur Kühlung des Prozesswassers dient. Sumitomo schaltet bei so einer Anordnung dem Wellendichtring eine nachschmierbare Labyrinth-Dichtung nach außen vor. Diese baut eine sichere Barriere gegen das Eindringen von Feuchtigkeit auf. Die Getriebe-Entlüftung muss aus dem Kühlturm nach außen gezogen werden, um der feuchten Umgebung zu entgehen. Neben den widrigen Umgebungsbedingungen muss das Getriebe teilweise schwer zu definierende Kräfte als Folge von Unwucht oder möglichen Lüfterbrüchen widerstehen. Deshalb sind die Abtriebswellenlagerung sowie das gesamte Getriebe robust ausgeführt. Robuste Lagerung In einem Toaster trägt das Kegelstirnradgetriebe wiederum mit der nach oben herausgeführten Abtriebswelle die gesamte Last der Wärmeeinheit, die den Presskuchen nach dem ersten Abpressen der Ölsaaten für die weitere Extraktion erhitzt. Die Industriegetriebe müssen dafür einen Drehmomentbereich von 100 kNm bis 1,6 MioNm abdecken und dazu auch extreme axiale Kräfte auf die Abtriebswelle tragen können. Die Lagerung ist entsprechend robust ausgeführt. Robuster Aufbau auf der einen Seite, eine verlässliche Schmierung auf der anderen: Indem Sumitomo bei den Industriegetrieben für vertikalen Einsatz nicht einfach den Ölfüllstand erhöht, sondern mit einer wirksamen Ölpumpe und optimalem Füllstand arbeitet, verringern sich spürbar die Planschverluste. Diese Optimierung bringt Vorteile mit sich, die sich über die Betriebszeit hinweg in messbaren Einsparungen niederschlagen. Der Einsatz einer mechanischen Ölpumpe sorgt dafür, dass für die verlässliche Schmierung innerer Bauteile wie Lager und Verzahnungsteile ein reduzierter Ölstand ausreichend ist. Das abgesenkte Niveau reduziert zunächst die Kosten für das Öl bereits bei der Erstfüllung – und später auch bei jedem Ölwechsel. Damit verbesserte sich die Ressourceneffizienz nachhaltig – sowohl bei den Kosten als auch beim Umweltschutz. Weniger Öl, mehr Wirkungsgrad Ein Vorteil des abgesenkten Füllstands ergibt sich aus den abnehmenden Planschverlusten. Sie sind die Folge des kontinuierlichen Eintauchens von Verzahnungsteilen bei ihrer Rotation. „Getriebe mit abgesenktem Ölniveau bringen trotz der von einer Getriebewelle angetriebenen mechanischen Pumpe etwa 5 % weniger Verlustleistung als ein herkömmliches Getriebe, das bis zum Rand mit Öl gefüllt ist, um die Schmierung aller Bauteile sicherzustellen“, betont Reinhard Huck. „Verwendet man dazu noch geschliffene Verzahnungen mit spezieller Verzahnungsgeometrie, ergibt sich ein hoch effizientes Getriebekonzept.“ Maßnahmen wie diese lohnen sich schnell. Die Return-on-Investment-Zeiten liegen in einem Zeitraum zwischen drei und maximal fünf Jahren. Dabei berücksichtigt sind allerdings nur der erhöhte Wirkungsgrad des Industriegetriebes durch die reduzierten Planschverluste sowie die sinkenden Ölkosten bei der Erstfüllung und den Ölwechseln. Die Bilanz würde noch besser ausfallen, wenn auch die Tatsache in die Berechnung einfließt, dass der bessere Wirkungsgrad gleichzeitig das Öl vor Alterung schützt. Dieser Effekt findet seine Ursache in der sinkenden Öltemperatur als Folge des optimierten Wirkungsgrades. Das Getriebe bleibt kühler und das Öl hält länger durch. In weiterer Folge steigt die Verfügbarkeit der Gesamtanlage, weil sich Ölwechselintervalle verlängern und damit Stillstandzeiten abnehmen. Industriegetriebe haben Potenzial, Wirkungsgrad und Ressourceneffizienz zu verbessern. Vor allem bei vertikalen Antriebsaufgaben lohnt es sich, grundlegende Anpassungen beim Standardgetriebe vorzunehmen, statt den universellen Alleskönner einfach auf die Seite zu legen. www.sumitomodrive.com 01 Standard-Getriebe mit vergrößertem Lagerabstand der Abtriebswelle 02 Keine Öl-Leckagen: Das Steigrohr verhindert, dass Öl in die Nähe der Wellendichtringe vordringt antriebstechnik 8/2017 57

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